Transformadores de aterramento: conceitos básicos e aplicações

O conhecimento dos equipamentos que integram o sistema elétrico de potência é crucial para a compreensão plena de sua operação e, por isso, determinante para a identificação de eventuais falhas e ocorrências anômalas.

Neste breve artigo segue uma apresentação básica e inicial de um equipamento pouco conhecido, mas muito relevante na operação e proteção de sistemas elétricos: o transformador de aterramento.

Apesar de seu nome, o transformador de aterramento tem uma diferença básica e determinante que o distingue dos demais transformadores de potência em geral: sua aplicação.

Enquanto os transformadores de potência são aplicados para transformar potenciais de tensão e corrente, seja elevando ou rebaixando, a fim de prover alimentação elétrica para determinadas cargas ou até mesmo na geração de energia, o transformador de aterramento trata de cumprir um papel bem diferente.

Os transformadores de aterramento não operam sob regime de carga, alimentando quaisquer equipamentos. Sua aplicação se resume a, estando conectado à rede elétrica, criar um ponto neutro aterrado quando este não existe no circuito a fim de possibilitar, por exemplo, equilíbrio no sistema e a deteção de falhas de fuga à terra.

Segue um exemplo básico de aplicação, conexão à rede trifásica de média tensão e aterramento do ponto neutro (H0).

Na figura 1 é apresentado um transformador de aterramento na configuração mais comumente utilizada, construído com ligação ziguezague. Este grupo de ligação distinto é aplicado exclusivamente para estas ocasiões pois possibilita a obtenção de impedância característica, pelo fato de os enrolamentos estarem conectados em série, acoplados galvanicamente, tendo uma parte do enrolamento em cada coluna do núcleo. Esta característica torna a configuração ziguezague mais adequada para aplicação em transformadores de aterramento. 

Em alternativa à esta configuração ziguezague, em alguns casos também pode ser aplicado um transformador com ligação mais convencional Ynd1 (estrela-delta), com enrolamentos primários e secundários acoplados magneticamente. Neste caso os terminais secundários (X1, X2, X3) devem permanecer em aberto (vazio).

Sendo assim é comum vermos este equipamento aplicado à sistemas trifásicos de transmissão ou geração em delta, para fornecer um ponto de neutro aterrado e monitorar correntes de falha ou fuga à terra.

O monitoramento da corrente de falta à terra é feito com a aplicação de um TC (transformador de corrente), sendo possível por meio deste monitorar a corrente que circula pelo ponto neutro aterrado e assim sensibilizar os relés e identificar tais falhas.

Para que este equipamento funcione corretamente são especificadas impedâncias e reatâncias características, afinal é necessário que o equipamento seja capaz de fornecer um ponto neutro aterrado com resistência suficiente para que não haja um curto-circuito franco, e ao mesmo tempo seja capaz de resistir à corrente que circulará no instante da falha.

Portanto é comum associar ao transformador de aterramento um resistor de aterramento, para que se tenha maior controle sobre a corrente que circula no neutro.

Na especificação do transformador de aterramento, faz-se necessário conhecer as características do sistema onde este será aplicado, bem como um estudo de proteção e seletividade associado, que determinará as características básicas de tensão e corrente nominal do equipamento, os valores suportáveis de curta duração, impedâncias características demandadas e a necessidade ou não de aplicação de um resistor.

Ainda há muito a ser dito sobre este equipamento, mas com o exposto já temos informações o bastante para sabermos que se trata de um equipamento altamente relevante e sensível para a operação e proteção de seu sistema.

Sendo assim é de extrema importância que busque tais itens em fornecedores confiáveis e com a expertise técnica adequada.

A BRVAL acumula a experiência de projeto e fornecimento de vários transformadores de aterramento, das mais variadas características, que estão em operação neste momento, protegendo sistemas elétricos e auxiliando na gestão de ativos de nossos clientes e parceiros.